CAMPURAN RACEMIK: KEKIRINGAN, CONTOH - KIMIA - 2025

A campuran racemic atau racemate merupakan satu terdiri daripada dua enantiomer di bahagian yang sama dan yang oleh itu optik aktif. Aktiviti optik ini merujuk kepada kemampuan penyelesaian anda untuk berputar, mengikut arah jam atau berlawanan arah jarum jam, seberkas cahaya terpolarisasi yang bergerak melalui mereka dalam satu arah.

Enantiomer mempunyai kemampuan untuk memutar cahaya terpolarisasi, katakanlah, ke kiri (tangan kiri), jadi larutan tulennya akan aktif secara optik. Walau bagaimanapun, jika enantiomer yang memutar cahaya ke kanan (dextrorotatory) mula ditambahkan ke dalamnya, aktiviti optiknya akan berkurang sehingga tidak aktif.

Sekumpulan anggur, yang mempunyai hubungan kekeluargaan dengan campuran racemik di luar etimologi. Sumber: Pexels.

Apabila ini berlaku, dikatakan terdapat jumlah enantiomer levorotatory dan dextrorotatory yang sama; Sekiranya molekul berputar cahaya terpolarisasi ke kiri, kesannya akan segera terbatal apabila "bertemu" molekul lain yang memutarkannya ke kanan. Dan sebagainya. Oleh itu, kita akan mempunyai campuran racemik.

Penampakan enantiomerisme pertama dilakukan oleh ahli kimia Perancis Louis Pasteur pada tahun 1848, yang sedang mempelajari campuran kristal enantiomer dari asam tartaric (pada masa itu disebut asid racemik). Oleh kerana asid ini berasal dari anggur yang digunakan untuk membuat anggur, campuran ini akhirnya digunakan secara umum untuk semua molekul.

Kasut dan kekiringan

Pertama sekali, agar terdapat campuran racemik, mesti ada dua enantiom (biasanya), yang menunjukkan bahawa kedua-dua molekul itu adalah kiral dan gambar cermin mereka tidak terlalu kuat. Sepasang kasut menggambarkannya dengan sempurna: tidak kira seberapa keras anda mencuba meletakkan kasut kiri di sebelah kanan, kasut itu tidak akan sesuai.

Kasut kanan, dengan kata lain, memesongkan cahaya terpolarisasi ke kiri; sementara kasut kiri bergerak ke kanan. Dalam penyelesaian hipotetik di mana kasut adalah molekul, jika hanya terdapat kasut lurus, kiral, ini akan aktif secara optik. Perkara yang sama akan berlaku sekiranya hanya ada kasut yang tersisa.

Namun, jika terdapat seribu kasut kiri yang dicampur dengan seribu kasut kanan, maka terdapat campuran racemik, yang juga optik tidak aktif, kerana penyimpangan cahaya yang dilaluinya membatalkan satu sama lain.

Sekiranya bukan kasut, mereka adalah bola, objek yang bersifat akiral, tidak mungkin campuran racemik ini wujud, kerana mereka bahkan tidak dapat wujud sebagai pasangan enantiom.

Contoh

Asid tartarik

Enantiomer asid tartarik. Sumber: Dschanz

Kembali ke asid tartarik, campuran racemiknya adalah yang pertama diketahui. Gambar atas menunjukkan dua enantiomernya, masing-masing mampu membentuk kristal dengan wajah morfologi "kiri" atau "kanan". Pasteur, dengan menggunakan mikroskop dan usaha yang gigih, berjaya memisahkan kristal enantiomerik ini antara satu sama lain.

Kristal enantiom L (+) dan D (-), secara berasingan, menunjukkan aktiviti optik dengan memesongkan cahaya terpolarisasi ke kanan atau kiri, masing-masing. Sekiranya kedua-dua kristal dalam kadar molar yang sama larut dalam air, hasilnya campuran racemik yang tidak aktif secara optik akan diperoleh.

Perhatikan bahawa kedua enantiomer mempunyai dua karbon kiral (dengan empat substituen berbeza). Di L (+), OH terletak di belakang pesawat yang dibentuk oleh rangka karbon dan kumpulan COOH; semasa di D (-) OH ini berada di atas satah tersebut.

Mereka yang mensintesis asid tartarik akan mendapat campuran racemik. Untuk memisahkan enantiomer L (+) dari D (-), diperlukan resolusi kiral, di mana campuran ini ditindak balas dengan asas kiral untuk menghasilkan garam diastereoisomer, yang mampu dipisahkan dengan pengkristalan pecahan.

Quinine

Kerangka struktur molekul kina. Sumber: Benjah-bmm27.

Dalam contoh di atas, untuk merujuk kepada campuran asam tartarik racik biasanya ditulis sebagai (±) -tartaric acid. Oleh itu, dalam keadaan kina (gambar atas) ia akan menjadi (±) -kinin.

Isomerisme kina adalah kompleks: ia mempunyai empat karbon kiral, sehingga menimbulkan enam belas diastereoisomer. Menariknya, dua enantiomernya (satu dengan OH di atas pesawat dan yang lain di bawahnya) sebenarnya adalah diastereoisomer, kerana mereka berbeza dalam konfigurasi karbon kiral mereka yang lain (seperti bicyclo dengan atom N).

Sekarang, sukar untuk menentukan stereoisomer kina mana yang akan memesongkan cahaya terpolarisasi ke kanan atau ke kiri.

Thalidomide

Enantiomer Thalidomide. Sumber: Vaksinasi

Enantiomer thalidomide ditunjukkan di atas. Ia hanya mempunyai satu karbon kiral: yang dihubungkan dengan nitrogen yang bergabung dengan kedua cincin (salah satu phthalimide dan yang lain dari gluteramide).

Dalam enantiomer R (dengan sifat penenang), cincin phthalimide (yang di sebelah kiri) berorientasi di atas satah; semasa berada di enantiomer S (dengan sifat mutagenik), di bawah.

Tidak diketahui pada mata, mana dari dua yang memesongkan cahaya ke kiri atau kanan. Apa yang diketahui ialah campuran 1: 1 atau 50% kedua-dua enantiomer membentuk campuran racemik (±) -talidomide.

Sekiranya anda hanya ingin memasarkan thalidomide sebagai ubat penenang hipnotis, adalah wajib untuk memasukkan campuran racemiknya kepada resolusi kiral yang telah disebutkan, sedemikian rupa sehingga enantiomer R murni diperolehi.

1,2-Epoxypropane

Enantiomers 1,2-epoksipropana. Sumber: Gabriel Bolívar.

Pada gambar atas anda mempunyai pasangan enantiomer 1,2-epoxypropane. Enantiomer R membelokkan cahaya terpolarisasi ke kanan, sementara enantiomer S memesongkannya ke kiri; iaitu, yang pertama adalah (R) - (+) - 1,2-epoxypropane, dan yang kedua adalah (S) - (-) - 1,2-epoxypropane.

Campuran racemik keduanya, sekali lagi, dalam nisbah 1: 1 atau 50%, menjadi (±) -1,2-epoxypropane.

1-Phenylethylamine

Enantiomer 1-Phenylethylamine. Sumber: Gabriel Bolívar.

Di atas adalah campuran racemik lain yang dibentuk oleh dua enantiomer 1-Phenylethylamine. Enantiomer R adalah (R) - (+) - 1-Phenylethylamine, dan enantiomer S adalah (S) - (-) - 1-Phenylethylamine; satu mempunyai kumpulan metil, CH ₃ , menunjuk ke arah satah cincin aromatik, dan yang lain menunjuk di bawahnya.

Perhatikan bahawa apabila konfigurasi adalah R, kadang-kadang bertepatan dengan fakta bahawa enantiomer memutar cahaya terpolarisasi ke kanan; namun, itu tidak selalu berlaku dan tidak dapat dianggap sebagai peraturan umum.

Komen terakhir

Lebih penting daripada wujud atau tidaknya campuran racemik adalah resolusi kiral mereka. Ini berlaku terutamanya pada sebatian dengan kesan farmakologi yang bergantung pada stereoisomerisme tersebut; iaitu satu enantiomer dapat bermanfaat bagi pesakit, sementara yang lain dapat mempengaruhinya.

Itulah sebabnya resolusi kiral ini digunakan untuk memisahkan campuran racemik ke dalam komponennya, dan dengan demikian dapat memasarkannya sebagai ubat tulen bebas dari kekotoran berbahaya.

Rujukan

1. Morrison, RT dan Boyd, R, N. (1987). Kimia organik. Edisi Ke-5. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Kimia organik. (Edisi keenam). Bukit Mc Graw.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Kimia organik. Amines. (Edisi ke-10.) Wiley Plus.
4. Steven A. Hardinger. (2017). Glosari Ilmu Kimia Organik: Campuran Racemic. Jabatan Kimia & Biokimia, UCLA. Dipulihkan dari: chem.ucla.edu
5. Nancy Devino. (2019). Campuran Racemic: Definisi & Contoh. Kaji. Dipulihkan dari: study.com
6. James Ashenhurst. (2019). Stereokimia dan Kekiringan: Apa itu Campuran Racemic? Dipulihkan dari: masterorganicchemistry.com
7. John C. Leffingwell. (2003). Kekirisan & Bioaktiviti I .: Farmakologi. . Dipulihkan dari: leffingwell.com